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城市多级视频联网共享平台的技术及应用趋势(《中国公共安全》)

编者按:截至目前,以建设为核心的第一波浪潮已经逐渐过去,各地完成了从无到有、从小到大的过程,平安城市建设逐渐向以系统联网与实战化应用为特征的第二波浪潮演进,以期进一步完成由点到面、由浅到深的新过程。

导语

中国城市综合视频监控系统建设浪潮的开端可以追溯到2004-2005年,为了将最新的科学技术引入公安工作、丰富公共安全的治理手段、提升治安管理效果,国家公安部从战略的高度启动了“科技强警示范城市”和“3111”系统工程。至今,8年多的时间已经过去,全国各地公安、政府部门都已经建设完成了大大小小、技术多样的视频监控系统;公安一线队伍也逐步完成了摸索、适应到主动应用的转变过程。以视频监控应用、研判为核心的图侦技术已经成为公安部门继刑侦、技侦、网侦后的第四大核心技术。

截至目前,可以说,以建设为核心的第一波浪潮已经逐渐过去,各地完成了从无到有、从小到大的过程,平安城市建设逐渐向以系统联网与实战化应用为特征的第二波浪潮演进,以期进一步完成由点到面、由浅到深的新过程。

本文将以联网和应用为两条主线,就省市联网共享平台建设中常用的架构技术选择与应用发展趋势做以初探。

省市联网共享平台建设现状分析

截止今年年中,国内有18个省份建设了省级联网共享平台,占比超过56%;332个地级市建设了市级联网共享平台,占比超过72%。省市联网共享平台建设轰轰烈烈的进行,一方面有效整合了原本分立的图像资源,实现了统一管理、协同使用,另一方面也逐渐暴露出了一些各地普遍遇到的困难和问题。

从技术的角度归纳起来主要有两类:

1) 基础系统缺乏规划、建设混乱

由于各地建设的时间有早有晚,承载网络模式多样,而且承建和使用的主体不同,所以出现了部分地区以部门或警种需求为纲的小整合建设思路,缺乏综合应用的统筹规划。这一方面造成了一定程度的重复建设,另一方面给跨部门、跨警种应用带来障碍,要么互联难以实现,开发周期长、兼容稳定相差;要么虽实现了统一联网但图像延时大、质量差,图像信息的共享价值受到严重制约。

2) 系统业务功能简单、缺乏深度

图像联网整合中的另一个突出问题就是图像应用挖掘不深。这一方面是由于传统技术的发展限制,另一面也部分由于新国标只是对平台间互联互控的十一项基本指标做了具体要求,当部分地区仅仅以满足新国标作为唯一目标来建设项目后,发现交付的联网系统在实际使用中浮于表层,缺乏深入的公安实战类业务支撑,忽视了对日常治安管理、刑侦研判支持、智能交通管理、重大事件应急等等与一线核心工作切实相关的资源利用考量,造成实际利用效果大打折扣。

为了解决上面两类主要问题,建设出符合标准、贴合实际的省、市联网共享平台,就需要在设计开始时通盘考虑当地的实际情况,对网络、架构、设备、应用、预算等等因素统一拉通分析,选择合适的组网模型和架构方案;同时,通过对公安实际工作需求的深入了解,结合最新的智能综合视频技术,在系统中引入符合公安需求、高效易用的实战化模块组件。

下面以国内普遍适用的建设模型举例,对这两方面做以简述。

承载网络选择——确定级联主体

省级、市级平台设计与建设中,首先要解决架构问题,确定媒体流的主要承载与级联网络。主流的技术方案有两种:一是以金盾网为主体,一是以专网(或虚拟专网)为主体。当然部分经济发达地区,也有采用双主体的建设模式。

以专网或虚拟专网为承载主体时,在省、市、县全部部署专网共享平台,平台间上下级联,实现统一管理、统一调度、统一使用。同时,将每一级的信令流、媒体流按照新国标进行统一规范,并推送给同级联网平台。这种方案受限于当地的已有专网建设情况,由于许多地方还没有建设大规模的专网承载网络,或者专网承载不具有地域普遍性,所以无法采用。

以公安金盾内网为承载主体时,在内网中部署省、市、县三级联网平台,平台间上下级联,实现统一管理、统一调度、统一使用。对专网中的资源进行同级集成,将每一级的信令流、媒体流按照新国标进行统一规范,通过视频安全边界接入平台进行接入。由于各地公安系统的金盾网都实现了全覆盖,通过金盾网进行内网集成与级联的模式具有普适性。同时,内网部署的联网平台可以方便的与公安各业务系统进行对接,如PGIS系统、警综系统、大情报系统、三台合一系统等等,从而实现视频集成的同时深化实战。对广泛使用高清前端的地方,需要同时涉及金盾网的带宽扩容建设。总体上比较,这种模式具有易建设、效果好、综合成本低等特点,适用于全国各地公安系统的城市多级联网建设要求。

跨域跨业务分析——确定整合主体

省级、市级平台设计与建设中,另一个主要问题是对跨警种业务系统和第三方社会资源的整合。

联网共享平台对交警卡口电警系统进行对接时,有两种技术方案。

一是以内网联网平台为主体,对外部的同级卡口平台直接进行对接。在这种方案中,卡口系统的图片、视频作为媒体流只允许单向流入金盾网;对卡口系统的布防、查询等业务操作作为信令流,可在金盾网与外部网络间双向流通,实现卡口业务的管控。

另一种方案是以共享平台为主体,在专网或虚拟专网中对同级卡口平台进行统一集成,将集成了卡口电警信息和功能的共享平台作为统一大接口,以新国标为规范,输出到同级的联网平台中,实现视频与卡口统一推送。这种方案中,通过将大量的原始数据(尤其在逐渐主流化的智能化平台的数据处理业务中)留在了专网中处理、筛选,只将视频卡口融合与智能分析处理后的结果穿过视频边界接入平台推送入公安内网,这样就使得在各项业务功能不受影响的同时,显著降低了网间数据流量,节省了内网带宽。同时,通过专网共享平台的先期集成,将系统对接带来的潜在稳定性风险屏蔽在内网平台之外,提升了公安网内部系统的稳定性。

第三方社会资源的整合,主体由专网共享平台进行,核心问题是良好解决数据与信令的网间穿越。由于第三方资源的海量性、多样性,公安系统不可能对所有资源全部对接。所以,在对接前按重要性进行三级分类:第一类为重点单位、机构图像,如政府机构、金融单位等,对这类图像资源可进行直接接入,需要时直接调阅、实时查看;第二类为次重点单位、机构图像,如学校、娱乐场所等,对这类图像可进行远程备份存储,需要时分析查看;第三类为非重点点位,如超市、小店等,对这类图像资源采取走访登记的形式进行备案(可配合PGIS可视化登记),当需要调取时,可按地点走访获取。

对于一、二类社会资源对接,除网间安全保障设备以外,由于各单位网络独立,无统一地址规划,使用L2TP进行隧道传输时,传统的NAT只能解决数据包头部的IP地址转换,对监控操作常常涉及的内部IP却无法完成检测与转换,所以需要在广域对接时引入UNP技术。利用UNP技术,可以同步完美解决包头地址与包内地址的转换,且部署方便、成本经济。相信在省市联网共享平台项目建设中,尤其是广域资源接入需求下,将逐渐成为主流。

综上所述,即为一个典型的以内网平台为级联主体、专网平台为整合主体的多级视频联网共享平台建设模型(系统框图如下),该模型具有相对的最佳普适性和经济性。


(注:对于经济发达地区,有条件建设全省专网可以增加省共享平台)

公安行业化应用——深化视频的真正价值

案件发生时、面对海量的视频数据,如何在黄金破案周期内高质、高效的获得所需图像信息,同时尽可能减少对宝贵警力资源的占用是关乎公安视频监控系统实用价值的最主要问题。

解决这一问题的核心过程,其实也就是将图像信息结构化的过程。具体可归纳为两大类别:一类是以利用机器资源为导向的智能分析技术;另一类是以存留人力成果为导向的视频标签技术。

针对机器的智能分析技术,从最初的视频检测到后来的行为分析、时空重建再到后来的多系统智能集成(如智能视频交通诱导系统)等等,在此基础上整合与命名的实战化业务功能也多种多样,相关的讨论与文章已经很多,本文不再一一赘述。

下面仅以逐渐兴起的新式图像结构化技术——公安图像信息库为例,进行简要介绍。

图像信息数据库实质是图像侦查的数据中心,是以案事件为索引,将传统的散乱存放、没有管理的海量视频、图片和数据进行结构化整理和针对性汇总,实现统一归纳、统一管理,提高视频信息的案件相关性,便于高效、高质查阅、分析、使用。

联网平台在建设的同时,可配合建立分布式省市县三级图像信息数据库。

图像信息数据库存储的视频、图片和数据,具体可分为以下几类:基础视频、车辆卡口信息、人员卡口信息、案件视频信息。

案件视频信息包含原始图片、原始视频、标准视频、视频结构化数据、侦查和研判数据。原始图片、原始视频作为证据,不可修改。标准视频是原始视频的转码视频,是视频结构化语义工具集的输入。视频结构化数据是这引起工具集的输出。侦查和研判数据是指侦查员对案件的研判、整理、编辑、并案分析、关联分析、比对等操作的结果,侦查和研判数据也可以来源于刑侦、技侦、网侦等其它侦查技术和方法。对非在线采集的原始视频/图片,需要上传到各级的图像信息存储管理服务器和数据库进行存储。对非标准的视频,需要转码成标准视频。对标准的视频,要求拷贝一份做进一步的分析,保留原始的视频作为证据。

图像信息数据库中的每一段视频、每一幅图片和数据都与一个特定的案事件编号关联。案事件编码和分类方法要符合公安部关于案事件分类和案事件性质的字典定义要求。具体内容请参见GA 204.1-2000 ~ GA 204.20-2000和GA 204.21-2003 ~ GA 204.57-2003等行业标准中的规定。

各级用户在统一授权(通过PKI的授权)下,都可以查询、分析、比对各级相关案事件的视频、图片和数据,其操作结果直接存储到相应图像信息数据库上。对于并案分析和关联分析等操作,相关的视频、图片和数据将在各级之间进行复制、移动和合并。

图像信息数据库的基本应用流程有:视频索引、视频浓缩、视频检索和生成视频线索。

视频索引是指对原始视频或标准视频进行逐帧智能分析,自动提取结构化信息描述,在时间轴上建立一系列标记。

视频浓缩是在视频标注的基础上提取的视频摘要。视频摘要可分为剪切型视频摘要和叠加型视频摘要。

视频检索是案件排查的过程,是通过对案件信息、原始视频、视频标注、视频摘要、研判信息等进行逐级筛选,寻找嫌疑目标的过程。

视频线索是视频图像侦查的输出,是指对于案件侦破有价值的文字、图片以及视频片段信息的组合,可以用于上报审核、下发布控以及与其他手段进行关联分析、案件研究等。

通过图像信息数据库的建立,充分利用了机器与人力的智能,将多种、海量、零散的视频、图像信息针对公安实际业务与使用需求做了优化和调整,并可存留为多媒体信息并入卷宗,实现了视频系统与公安一线的贴合,提升了视频信息的实战价值。

结语与展望

中国的公共安全视频监控系统,从最初小型系统的摸索与尝试,到后来城域系统的多样与争鸣,再到现在跨系统、跨地区的集成与互联,中国从无到有、从若到强,成为了世界上视频监控系统点位最多、规模最大的国家。这期间,行业观点与系统技术不断创新、发展,结出了丰硕的技术成果。相信在第二代城域联网浪潮结束之后,技术洪流仍将滚滚向前,也许届时,新的跨业系统与物联技术就将掀起视频监控系统发展的第三次浪潮。

本文见刊于 《中国公共安全》11月刊

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